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molécule eau électrostatique

Posté par
lseioz
23-12-19 à 21:19

Bonsoir,
Calculer la force électrostatique exercée par les deux atomes d'hydrogène sur l'atome d'oxygène dans une molécule d'eau.
Charge de O: -2q; charge de H: +q avec q=65% de la charge de e (charge élémentaire:1.6*10-19C).
La distance séparant H de O est 95,84pm. =104,45° et donc =14,45°, et k=1/409*109SI, r=95,84pm.
J'aimerai bien savoir si j'ai juste.
F=F2H->O=FH->O+FH->O.
F=-2kq²/r² ex -2kq²/r² eu avec eu=-sinex-cosez.
Donc F=-2kq²/r² (1-sin)ex +2kq²cos/r² ez
AN: F6,15*10-8N

Posté par
lseioz
re : molécule eau électrostatique 23-12-19 à 21:20

Voici le schéma

molécule eau électrostatique

Posté par
vanoise
re : molécule eau électrostatique 23-12-19 à 21:37

Bonsoir
Je ne sais pas si tu as déjà étudié l'influence des plans de symétrie sur les vecteurs champ électrostatique. A la limite : peu importe pour cet exercice. Commence par faire un schéma soigné représentant les deux forces que je note F1 et F2 exercées par les deux charges positives sur la charge négative. Il est clair alors que ces deux vecteurs forces sont de normes égales et sont symétriques par rapport à la droite passant par la charge (-) et perpendiculaire à la droite passant par les deux charges +.
Il apparaît clairement alors que les deux composantes selon cette perpendiculaire s'ajoutent alors que les deux autres composantes  se compensent.
Je te laisse faire ton schéma et corriger ton calcul.

Posté par
lseioz
re : molécule eau électrostatique 23-12-19 à 21:58

F1:direction: (OH1), sens: de O à H1, norme: -2kq2/r2, point d'application : O
F2:direction: (OH2), sens: de O à H2, norme: -2kq2/r2, point d'application : O
F=2kq²/r² ex +2kq²/r² eu avec eu=-sinex-cosez.
Donc F=2kq²/r² (1-sin)ex-2kq²cos/r² ez
AN: F=6.15*10-8 N

molécule eau électrostatique

Posté par
vanoise
re : molécule eau électrostatique 23-12-19 à 22:19

La figure ci-jointe pourra peut-être t'aider. Tu peux la compléter en y ajoutant les deux vecteurs forces.

molécule eau électrostatique

Posté par
vanoise
re : molécule eau électrostatique 23-12-19 à 22:21

Erreur de signe sur les charges des atomes H ; je corrige :

molécule eau électrostatique

Posté par
lseioz
re : molécule eau électrostatique 23-12-19 à 22:47

F1=-2kq2/r2 u
F2=-2kq2/r2 v
u=-sin(/2)ex+cos(/2)ez
v=sin(/2)ex+cos(/2)ez
F=-4kq2cos(/2)/r2 ez
AN: F=2,60×10-8N

molécule eau électrostatique

Posté par
vanoise
re : molécule eau électrostatique 23-12-19 à 22:55

D'accord avec toi !
Tu pourrais aussi représenter le vecteur somme sur la figure.

Posté par
lseioz
re : molécule eau électrostatique 23-12-19 à 23:00

Un vecteur partant de O sur l'axe de z, vers les z positifs et de longueur 2 F1 (ou 2 F2).

Posté par
vanoise
re : molécule eau électrostatique 23-12-19 à 23:25

Il y avait une étourderie de signe dans l'expression du vecteur F que je n'avais pas relevée. La norme était correcte.

\overrightarrow{F}=\frac{4.k.q^{2}}{r^{2}}\cdot\cos\left(\frac{\theta}{2}\right)\cdot\overrightarrow{e_{z}}

En tenant compte de tes expressions des vecteurs F1 et F2 :

\Vert\overrightarrow{F}\Vert=2\Vert\overrightarrow{F_{1}}\Vert.\cos\left(\frac{\theta}{2}\right)

Les vecteurs F1 et F2 ne sont pas colinéaires : la norme du vecteur somme n'est pas égale à la somme des deux normes !

Posté par
lseioz
re : molécule eau électrostatique 24-12-19 à 00:49

Pourquoi il n'y a pas le signe moins ?
Je fais F=k*q*-2q*2*cos(/2)/r2 ez

Posté par
lseioz
re : molécule eau électrostatique 24-12-19 à 01:08

Ah non c'est bon j'ai compris, merci bien



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